DE10243837A1 - Process for continuously processing flowable compositions in a flow cell comprises indirectly sonicating the composition in the flow cell via a liquid placed under elevated pressure - Google Patents
Process for continuously processing flowable compositions in a flow cell comprises indirectly sonicating the composition in the flow cell via a liquid placed under elevated pressure Download PDFInfo
- Publication number
- DE10243837A1 DE10243837A1 DE10243837A DE10243837A DE10243837A1 DE 10243837 A1 DE10243837 A1 DE 10243837A1 DE 10243837 A DE10243837 A DE 10243837A DE 10243837 A DE10243837 A DE 10243837A DE 10243837 A1 DE10243837 A1 DE 10243837A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- flow cell
- liquid
- working fluid
- sonicated
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 100
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 37
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 35
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 19
- 238000000527 sonication Methods 0.000 claims description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 5
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 4
- 239000004530 micro-emulsion Substances 0.000 claims description 4
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 claims description 4
- 239000002088 nanocapsule Substances 0.000 claims description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 3
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 239000007908 nanoemulsion Substances 0.000 claims description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 claims description 2
- 239000007762 w/o emulsion Substances 0.000 claims description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 claims 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 claims 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims 1
- 210000004102 animal cell Anatomy 0.000 claims 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims 1
- 239000007764 o/w emulsion Substances 0.000 claims 1
- 244000045947 parasite Species 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 12
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 11
- 239000002502 liposome Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 4
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 3
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 3
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N formic acid ethyl ester Natural products CCOC=O WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 238000002356 laser light scattering Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 3
- 229940127557 pharmaceutical product Drugs 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 101000950981 Bacillus subtilis (strain 168) Catabolic NAD-specific glutamate dehydrogenase RocG Proteins 0.000 description 2
- 102000016901 Glutamate dehydrogenase Human genes 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 2
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 2
- 239000002960 lipid emulsion Substances 0.000 description 2
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 2
- -1 micellar systems Substances 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 2
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000001974 tryptic soy broth Substances 0.000 description 2
- 108010050327 trypticase-soy broth Proteins 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- PZNPLUBHRSSFHT-RRHRGVEJSA-N 1-hexadecanoyl-2-octadecanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)O[C@@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC PZNPLUBHRSSFHT-RRHRGVEJSA-N 0.000 description 1
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 235000021336 beef liver Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 1
- 239000007979 citrate buffer Substances 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 230000009918 complex formation Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- WGLUMOCWFMKWIL-UHFFFAOYSA-N dichloromethane;methanol Chemical compound OC.ClCCl WGLUMOCWFMKWIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008344 egg yolk phospholipid Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 239000003978 infusion fluid Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007912 intraperitoneal administration Methods 0.000 description 1
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007911 parenteral administration Methods 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000004597 plastic additive Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000012460 protein solution Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 235000014347 soups Nutrition 0.000 description 1
- 239000008347 soybean phospholipid Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000699 topical effect Effects 0.000 description 1
- 235000021476 total parenteral nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002691 unilamellar liposome Substances 0.000 description 1
- 210000003932 urinary bladder Anatomy 0.000 description 1
- 210000004291 uterus Anatomy 0.000 description 1
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 description 1
- 210000001215 vagina Anatomy 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/008—Processes for carrying out reactions under cavitation conditions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
- B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
- B01F31/84—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations for material continuously moving through a tube, e.g. by deforming the tube
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
- B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
- B01F31/87—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations transmitting the vibratory energy by means of a fluid, e.g. by means of air shock waves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
- B01J13/04—Making microcapsules or microballoons by physical processes, e.g. drying, spraying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/10—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00094—Jackets
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Durchflusszelle zur kontinuierlichen Bearbeitung von fließfähigen Zusammensetzungen (Arbeitsflüssigkeit) mittels Ultraschall, wobei die fließfähige Zusammensetzung während der Beschallung nicht direkt mit dem Schallgeber in Berührung kommt und von Umwelteinflüssen vollständig isoliert werden kann, gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 15.The invention relates to a method and a flow cell for the continuous processing of flowable compositions (Working fluid) by means of ultrasound, the flowable composition during the Sound does not come into direct contact with the sounder and from environmental influences Completely can be isolated according to the characteristics of claims 1 and 15.
Die Erfindung kann zur kontinuierlichen, berührungs- und kontaminationsfreien Beschallung fließfähiger Zusammensetzungen mit Ultraschall eingesetzt werden.The invention can be used for continuous, contact- and contamination-free sonication of flowable compositions with Ultrasound can be used.
Anwendung findet das Verfahren beispielsweise in den Bereichen der Pharmatechnologie, Lebensmitteltechnologie, Biotechnologie, Zellbiologie, Kosmetik, Elektronik und Elektrotechnik zum Zwecke der Mischung von zwei oder mehreren Flüssigkeiten, zur Mischung von Gasen und Flüssigkeiten, zur Emulgierung von zwei nicht oder nur teilweise mischbaren Flüssigkeiten, zur Homogenisierung von kolloidalen und grobdispersen Zubereitungen, zur Desaggretation und Zerkleinerung von Feststoffen in einer Flüssigkeit, zur Kontrolle von Kristallbildung (Sonokristallisation), zur Suspendierung von Feststoffen in Flüssigkeit, zur Desaggregation und Homogenisation von biologischen Organteilen, zum Zellaufschluss, zur Entgasung von Flüssigkeiten, zur Steuerung insbesondere Beschleunigung chemischer Reaktionen, als Prozesszwischenstufe bei der Herstellung von Liposomen, mizellaren Systemen, Nano- und Mikroemulsionen, Nanopartikeln, Nanokapseln, Mikrosphären und Mikrokapseln und dergleichen.The method is used, for example in the fields of pharmaceutical technology, food technology, Biotechnology, cell biology, cosmetics, electronics and electrical engineering for the purpose of mixing two or more liquids, for mixing gases and liquids, for emulsifying two immiscible or only partially miscible liquids, for the homogenization of colloidal and coarsely disperse preparations, for disaggregating and crushing solids in a liquid, to control crystal formation (sonocrystallization), for suspension of solids in liquid, for the disaggregation and homogenization of biological organ parts, for cell disruption, for degassing liquids, for control in particular Accelerating chemical reactions, as an intermediate process in the production of liposomes, micellar systems, nano- and microemulsions, Nanoparticles, nanocapsules, microspheres and microcapsules and the like.
Schallwellen der Frequenzen 18 bis ca. 150 kHz (Ultraschall) sind eine Energiequelle, die vielseitig in der Verfahrenstechnik zur Manipulation fließfähiger Systeme eingesetzt werden kann.Sound waves of frequencies 18 to Approx. 150 kHz (ultrasound) are an energy source that is versatile in process engineering for the manipulation of flowable systems can.
Um sich von Ultraschall höherer Frequenzen (bis viele MHz), welche vor allem für Mess- und diagnostische Zwecke Anwendung finden, abzugrenzen, spricht man auch von „Leistungsultraschall".To get away from ultrasound higher frequencies (up to many MHz), which is mainly used for measurement and diagnostic purposes Finding application, delimiting it is also called "power ultrasound".
Bei hinreichend guter Übertragung der Schallenergie auf das flüssige Medium sowie dem Überschreiten einer systemabhängigen Grenzamplitude, kommt es im beschallten Medium zu Kavitation. Unter Kavitation versteht man die Bildung feinster Gasblasen, die durch fortlaufenden Druckwechsel aufgrund der in das Fluid übertragenen Schwingung in ihrer Grösse wachsen und schließlich implodieren. Bei der Implosion bilden sich Mikrojets, welche zu lokal konzentrierten, extrem hohen Drücken und Temperaturen führen. Der Energieeintrag durch Kavitation kann genutzt werden, um chemische Reaktionen zu initiieren, zu beschleunigen oder in ihrer Selektivität zu beeinflussen.With sufficiently good transmission the sound energy on the liquid Medium as well as exceeding a system dependent Limit amplitude, cavitation occurs in the sonicated medium. Under Cavitation means the formation of the finest gas bubbles through continuous pressure changes due to the transferred into the fluid Vibration in their size grow and eventually implode. During the implosion, microjets are formed, which too locally concentrated, extremely high pressures and temperatures. The Energy input through cavitation can be used to chemical Initiate reactions, accelerate them or influence their selectivity.
Weiterhin kann die in das flüssige System
eingetragene Energie zur intensiven Durchmischung und zur Dispergierung
mehrphasiger Systeme verwendet werden. Bekannt ist die Verwendung
von Ultraschall zur Erzeugung von Emulsionen (z.B.
Aus der
Aus der
Beschrieben ist auch die Nutzung von Ultraschall zur Erzeugung von Liposomen (Arnardóttir et al. 1995). Schliesslich findet Ultraschall zum Entgasen von Flüssigkeiten Anwendung.The use is also described of ultrasound to produce liposomes (Arnardóttir et al. 1995). Finally, ultrasound is used to degas liquids Application.
Eine verbreitete Anwendung findet Ultraschall in der Erzeugung von Emulsionen. Im folgenden soll daher tiefer auf dieses Anwendungsgebiet eingegangen werden, ohne jedoch die beschriebene Erfindung auf dieses Gebiet beschränken zu wollen. Unter einer Emulsion versteht man ein disperses System zweier oder mehrerer Flüssigkeiten, die sich nicht oder nur teilweise mischen. Bei der Herstellung von Emulsionen wird häufig von einer grobdispersen Rohemulsion ausgegangen, welche z.B. mittels eines einfachen Rührapparates erzeugt werden kann, im allgemeinen wenig stabil ist und sich innerhalb von Minuten wieder in mehrere Phasen zerlegt. Durch Eintragen weiterer mechanischer Energie werden die groben Tropfen der Rohemulsion weiter bis in den Mikro- oder Nanometer-Massstab zerteilt. Durch den Einsatz von oberflächenaktiven Substanzen und/oder Stabilisatoren kann eine Koaleszenz der Tröpfchen und ein Aufrahmen der Emulsion verhindert und diese so über Stunden, Monate oder gar Jahre stabilisiert werden.It is widely used Ultrasound in the production of emulsions. In the following, therefore are discussed in more detail in this area of application, but without limit the described invention to this field want. An emulsion is a disperse system of two or several liquids, that do not mix or only partially mix. In the manufacture of Emulsions become common starting from a coarsely disperse raw emulsion which e.g. by means of a simple mixer can be generated, is generally unstable and within broken down into minutes by minutes. By entering more The coarse drops of the raw emulsion become more mechanical energy broken down to the micro or nanometer scale. Because of the engagement of surface active Substances and / or stabilizers can cause coalescence of the droplets and prevents the emulsion from creaming and thus lasts for hours, Be stabilized for months or even years.
Es wurde festgestellt, dass mittels Ultraschall Emulsionen von vergleichbarer Güte wie jene aus etablierten Verfahren (Hochdruckhomogenisation) erzeugt werden können (Behrend et al. 2000). Eine Steigerung der Energiedichte (eingetragene Leistung pro Volumen mal Beschallungszeit bei Batchsystemen bzw. pro Volumenstrom bei kontinuierlichen Systemen) führt zu einer Verkleinerung der Tröpfchengrössen (Bechtel et al. 2000, Behrend et al. 2000). Eine Steigerung der Energiedichte kann entweder durch höheren Leistungseintrag erfolgen oder durch eine Vergrösserung der Verweilzeit der Emulsion in der Zone hoher Kavitationsintensität.It was found that emulsions of comparable quality to those from established processes (high-pressure homogenization) can be produced using ultrasound (Behrend et al. 2000). An increase in energy density (input power per volume times sonication time in batch systems or per volume flow in continuous systems) leads to a reduction in droplet sizes (Bechtel et al. 2000, Behrend et al. 2000). The energy density can be increased either by increasing the power input or by increasing the residence time of the emulsion in the zone of high cavitation intensity.
Die diskontinuierliche Beschallung von flüssigen und flüssig-dispersen Stoffsystemen erfolgt im allgemeinen, indem die betreffenden Substanzen in einem geeigneten Gefäss vorgelegt und gegebenenfalls zur Erzeugung einer groben Vormischung gerührt werden. In diese Flüssigkeit wird dann ein geeigneter Schallgeber eingetaucht und für eine definierte Zeit aktiviert. Häufig besteht der Schallgeber aus piezokeramischen Elementen, welche von einem HF-Generator mit einer Wechselspannung versorgt werden. Die Wechselspannung, deren Frequenz jener des zu erzeugenden Schalls entspricht, erzeugt eine Verformung der Piezokeramiken, welche somit in eine mechanische Schwingung versetzt werden. An die piezokeramischen Schwingelemente gekoppelt ist eine Sonotrode, die die Schwingungen gegebenenfalls verstärkt und in die zu beschallende Flüssigkeit überträgt, indem ihr Ende in die Flüssigkeit eingetaucht wird.The discontinuous sound system of liquid and liquid disperse Substance systems are generally made up of the substances in question in a suitable container submitted and if necessary to produce a rough premix touched become. In this liquid a suitable sound generator is then immersed and for a defined one Time activated. Frequently the sounder consists of piezoceramic elements, which by an HF generator can be supplied with an alternating voltage. The AC voltage whose frequency is that of the sound to be generated corresponds to a deformation of the piezoceramics, which thus be put into a mechanical vibration. To the piezoceramic Vibrating elements are coupled to a sonotrode that detects the vibrations possibly reinforced and transferred into the liquid to be sonicated by their end in the liquid is immersed.
Ein grosser Nachteil dieses Verfahrens ist die mangelnde Möglichkeit eines Scale-Up zu grösseren Massstäben. Der von der Sonotrode intensiv beschallte Raum beschränkt sich grob auf einen sich von der Sonotrodenoberfläche aus verjüngenden Kegel, der nur wenige Zentimeter in den beschallten Raum ragt. Flüssigkeit, die sich ausserhalb dieses kegelförmigen Raumes befindet, wird nur unzureichend vom Schall beeinflusst. Mit zunehmendem Volumen des zu beschallenden Gefässes wird das Verhältnis von intensiv beschalltem Raum zum weniger beeinflussten Raum drastisch ungünstiger.A big disadvantage of this procedure is the lack of possibility a scale-up to larger scales. The Space intensely sonicated by the sonotrode is limited roughly on a tapering from the sonotrode surface Cone that only protrudes a few centimeters into the soundproofed room. Liquid, which is outside of this conical space insufficiently influenced by sound. With increasing volume of the vessel to be sonicated becomes the ratio from intensely sonicated room to less influenced room drastically unfavorable.
Vorteilhaft ist gemäss
Weiterhin können Einbauten oder ein Rühren der Flüssigkeit das effektiv beschallte Volumen vergrössern. Generell vorteilhaft ist eine kontinuierliche Anordnung, bei der die mit Ultraschall zu beaufschlagende Flüssigkeit in einer Durchflusszelle durch den intensiv beschallten Raum direkt unter der Sonotrode gezwungen wird. Die Variation der Flussgeschwindigkeit ermöglicht eine Anpassung der Verweilzeit in der Schallzone.Furthermore, internals or stirring the liquid increase the effectively sonicated volume. Generally beneficial is a continuous arrangement using ultrasound liquid to be charged in a flow cell through the intensely sonicated room directly is forced under the sonotrode. The variation in flow velocity allows an adjustment of the dwell time in the sound zone.
Aus der Patent- und wissenschaftlichen Literatur sind eine Reihe solcher Anordnungen bekannt.From the patent and scientific A number of such arrangements are known in the literature.
Bekannt sind auch Anordnungen mit
durchströmten,
topfähnlichen
Gefässen
von geringem Volumen, in welchen die zu beschallende Flüssigkeit
an einer Sonotrode vorbeigeführt
wird (
Gemeinsam ist all diesen Verfahren der Nachteil, dass sich der Schallgeber in direktem Kontakt mit dem beschallten Medium befindet. Durch die in der beschallten Flüssigkeit erzeugte Kavitation kommt es zur Ablösung feinster Partikel aus dem Sonotrodenmaterial. Nach längerem Betrieb ist dieses in Form von Rillen, Löchern u.ä. makroskopisch auf der Sonotrodenoberfläche sichtbar. Intensiviert wird das Problem bei der Beschallung feststoffhaltiger Suspensionen, da die Feststoffpartikel einen zusätzlichen abrasiven Effekt auf die Sonotrodenoberfläche ausüben. Die beschriebene Abgabe von Partikeln in das beschallte Medium ist beispielsweise bei der Erzeugung von Produkten für pharmazeutische Zwecke problematisch. Die meisten handelsüblichen Ultraschallquellen sind mit Sonotroden aus metallischen Legierungen ausgestattet. Es kommt somit zum Eintrag von metallischen Feinstpartikeln und Metall-Ionen in das mit Ultraschall beaufschlagte Medium. Ist das durch das Beschallen erzeugte Produkt zur medizinischen Anwendung, insbesondere zur parenteralen Verabreichung am Mensch oder Tier, vorgesehen oder wird es zu einem medizinisch zu verabreichenden Produkt weiterverarbeitet, stellen die von der Sonotrode abgegebenen Metallpartikel oder -ionen ein Sicherheitsrisiko für Mensch oder Tier dar. Gleiches gilt für die Produktion von Arzneimitteln, die am Auge, in der Lunge, auf grossflächig verletzten Hautarealen oder in Körperhöhlen (z.B. Vagina, Uterus, Harnblase) angewendet werden. Des weiteren kann es zu einer unerwünschten Interaktion der freigesetzten Metallpartikel und -ionen mit Bestandteilen – insbesondere den Wirkstoffen – des pharmazeutischen Produktes kommen, welches somit im schlimmsten Fall inaktiviert oder zu toxischen Produkten umgewandelt werden kann. Generell führt eine Kontamination des beschallten Produktes mit aus der Sonotrode freigesetzten Substanzen dann zu Problemen, wenn es, wie am Beispiel des pharmazeutischen Produktes erläutert, zu einer unerwünschten Wechselwirkung zwischen dem aus der Sonotrode freigesetzten Material und Bestandteilen des beschallten Gutes kommt. Unerwünschte Wechselwirkungen wären beispielsweise Hydrolyse, Oxidation oder Reduktion, Komplexbildung, Aggregation, Fällung, Konformationsänderung von Bestandteilen des beschallten Gutes. Dieses kann beispielsweise auch dann auftreten, wenn Zellen zur Gewinnung von Inhaltsstoffen (z.B. Proteine, Peptide, Antikörper, etc.) aufgeschlossen werden. Weiterhin können von der Sonotrode freigesetzte Partikel und Ionen bei einer Analyse des beschallten Produktes beeinträchtigend wirken oder diese verunmöglichen.Common to all these methods is the disadvantage that the sounder is in direct contact with the sonicated medium. The cavitation generated in the sonicated liquid detaches the finest particles from the sonotrode material. After prolonged operation, this is in the form of grooves, holes, etc. Macroscopically visible on the sonotrode surface. The problem is intensified when sonicating suspensions containing solids, since the solid particles have an additional abrasive effect on the sonotrode surface. The described dispensing of particles into the sonicated medium is problematic, for example, when producing products for pharmaceutical purposes. Most commercially available ultrasound sources are equipped with sonotrodes made of metallic alloys. Metallic fine particles and metal ions are thus introduced into the medium exposed to ultrasound. If the product produced by the sonication is intended for medical use, in particular for parenteral administration to humans or animals, or if it is further processed into a product to be administered medically, the metal particles or ions released by the sonotrode represent a safety risk for humans or animals. The same applies to the production of pharmaceuticals that are used on the eye, in the lungs, on areas of skin that have been extensively injured or in body cavities (eg vagina, uterus, bladder). Furthermore, there may be an undesired interaction of the released metal particles and ions with constituents - in particular the active ingredients - of the pharmaceutical product, which in the worst case can thus be inactivated or converted into toxic products. In general, contamination of the sonicated product with substances released from the sonotrode leads to problems if, as explained using the example of the pharmaceutical product, there is an undesirable interaction between the material released from the sonotrode and components of the sonicated material. Undesired interactions would be, for example, hydrolysis, oxidation or reduction, complex formation, aggregation, precipitation, change in the conformation of components of the sonicated material. This can also occur, for example, if cells are used to obtain ingredients (e.g. proteins, Peptides, antibodies, etc.) can be digested. Furthermore, particles and ions released by the sonotrode can have an adverse effect on an analysis of the sonicated product or make it impossible.
Ein weiteres bislang nicht zufriedenstellend gelöstes Problem ist eine unproblematisch durchzuführende aseptische, also keimfreie Beschallung fliessfähiger Systeme. Existierende Systeme weisen entweder keine hermetische Abdichtung gegenüber der Umgebung auf und/oder sind nur schlecht in validierbarer Weise zu reinigen und zu sterilisieren.Another so far not satisfactory dissolved The problem is an aseptic, i.e. aseptic, problem-free procedure Sound is more fluid Systems. Existing systems either have no hermetic ones Sealing against the environment on and / or are difficult to validate clean and sterilize.
Bedarf an aseptisch produzierten fliessfähiger Stoffsystemen besteht insbesondere im Bereich der pharmazeutischen Produkte, weiterhin bei Kosmetika und Lebensmitteln. Letztere profitieren von einer aseptischen oder zumindest keimarmen Produktion, indem der Zusatz von Konservierungsstoffen verringert oder ganz vermieden werden kann. Gleiches gilt für die Herstellung von Pharmazeutika für topische Anwendungen, insbesondere auf der geschädigten Haut, am Auge, in der Lunge oder in Körperhöhlen. Pharmazeutika für parenterale Verabreichung, welche also injiziert werden, oder Pharmazeutika zur Anwendung am verletzten Auge, auf grossflächig geschädigten Hautarealen oder zur Spülung von Körperhöhlen müssen zwingend steril sein. Eine Endsterilisierung kann nachteilig oder auch unmöglich sein, womit eine aseptische Produktionsweise unvermeidbar ist. Beispiele für parenteral verabreichbare Pharmazeutika sind Infusionslösungen zur parenteralen Regulierung des Wasser-, Elektrolyt- und Kohlehydrathaushaltes, Zubereitungen zur totalen parenteralen Ernährung, sowie arzneistoffhaltige Zubereitungen (beispielsweise wässrige oder ölige Lösungen, Emulsionen, Suspensionen, Mikroemulsionen) und Impfstoffe. Solche parenteralen Zubereitungen werden im allgemeinen intravenös, intraarterial, intramuskulär, subkutan, intradermal, intraperitoneal, intraocular, intraarticulär oder intralumbal verabreicht. Sie bestehen häufig aus dispersen Systemen oder durchlaufen im Zuge ihrer Produktion einen oder mehrere Dispergierschritte. In der Literatur gibt es Beispiele, bei denen Ultraschall zur Erzeugung solch disperser Systeme eingesetzt wurde. Bei der Verkapselung hydrophiler Wirkstoffe in biodegradierbare Mikrosphären beispielsweise wird in einem ersten Produktionsschritt häufig eine Emulsion aus wässriger Wirkstofflösung und organischer Polymerlösung erzeugt, die dann zu Mikrosphären weiterverarbeitet wird. Hier ist.. der Einsatz von Ultraschall eine standardmässig angewandte Methode (z.B. Cohen et al. 1991, Yang et al. 2001). Liposomen, Mikrosphären und -kapseln, Nanopartikel und – kapseln und wirkstofffreisetzende Implantate sind weitere Beispiele für Systeme, die bei ihrer Produktion Dispergierschritte durchlaufen können.Need for aseptically produced flowable Substance systems exist particularly in the field of pharmaceutical Products, still in cosmetics and food. The latter benefit of an aseptic or at least low-germ production by the addition of preservatives is reduced or avoided entirely can be. The same applies to the manufacture of pharmaceuticals for topical applications, in particular on the injured Skin, on the eye, in the lungs or in body cavities. Pharmaceuticals for parenteral use Administration, which are injected, or pharmaceuticals for use on the injured eye, on large damaged skin areas or for flush of body cavities are imperative be sterile. End sterilization can be disadvantageous or impossible with which an aseptic mode of production is inevitable. Examples for parenteral Administerable pharmaceuticals are infusion solutions for parenteral regulation of the water, electrolyte and carbohydrate balance, preparations for total parenteral nutrition, as well as medicinal preparations (e.g. aqueous or oily solutions, Emulsions, suspensions, microemulsions) and vaccines. Such parenteral preparations are generally administered intravenously, intraarterially, intramuscularly, subcutaneous, intradermal, intraperitoneal, intraocular, intraarticular or intralumbal administered. They often exist from disperse systems or go through in the course of their production one or more dispersion steps. There is in literature Examples using ultrasound to produce such disperse systems was used. When encapsulating hydrophilic active ingredients in biodegradable microspheres for example, one is often used in a first production step Emulsion of aqueous drug solution and organic polymer solution generated, which then become microspheres is processed further. Here is .. the use of ultrasound one By default applied method (e.g. Cohen et al. 1991, Yang et al. 2001). liposomes microspheres and capsules, nanoparticles and capsules and drug-releasing implants are other examples of systems which can go through dispersion steps in their production.
Zusammenfassend besteht somit ein grosses Potenzial für ein Ultraschallsystem, das in der Lage ist, unter aseptischen Bedingungen disperse Stoffsysteme ohne eine Kontamination durch Partikel von der Sonotrode zu erzeugen.In summary, there is therefore a great potential for an ultrasound system that is able to perform under aseptic conditions disperse material systems without contamination by particles from to produce the sonotrode.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Durchflusszelle zur kontinuierlichen Beschallung von fließfähigen Zusammensetzungen, insbesondere auch von kleinen Flüssigkeits-Volumina im Durchlaufprinzip zu beschreiben, mit denen die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und mit denen eine effiziente Bearbeitung einer fliessfähigen Zusammensetzung wie Mischen, Dispergieren, Emulgieren, Suspendieren, Sonokristalliesieren, Zerkleinern, Desagglome-rieren, Zellaufschluß, Extrahieren, Homogenisieren, Entgasen und dergleichen gewährleistet werden, ohne eine direkte Verbindung zwischen der metallischen Sonotrode und der zu beschallenden fliessfähigen Zusammensetzung herzustellen, wobei die zu beschallende fliessfähige Zusammensetzung (Arbeitsflüssigkeit) während der Beschallung nach Bedarf von Umwelteinflüssen isoliert gehalten werden kann.The object of the invention is a Process and a flow cell for the continuous sonication of flowable compositions, especially of small liquid volumes to describe in the flow principle, with which the disadvantages of State of the art can be avoided and with which an efficient Processing a flowable Composition such as mixing, dispersing, emulsifying, suspending, Sonocrystallization, crushing, disagglomeration, cell disruption, extraction, Homogenization, degassing and the like can be ensured without a direct connection between the metallic sonotrode and the one to be sonicated flowable To produce composition, the flowable composition to be sonicated (Working fluid) while the sound system must be kept isolated from environmental influences as required can.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit den Merkmalen der Durchflusszelle des Anspruchs 15 gelöst.This object is achieved according to the invention the method with the features of claim 1 and with the features the flow cell of claim 15 solved.
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsflüssigkeit in der Durchflusszelle über eine unter erhöhten Druck gesetzte Flüssigkeit indirekt mit Ultraschall beschallt wird.The method according to the invention is characterized in that the working fluid in the flow cell via a under elevated Pressurized fluid is sonicated indirectly.
Die Durchflusszelle nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die von der Arbeitsflüssigkeit durchströmte Durchflussstrecke von einem Druckmantel umgeben ist, an den ein Ultraschallwandler zur Schwingungsanregung angeschlossen ist, wobei sich zwischen einer Außenwandung der Durchflussstrecke und dem Druckmantel zur Vermeidung von Kavitation eine unter erhöhtem Druck stehende Flüssigkeit befindet.The flow cell according to the invention is characterized in that the flow path through which the working fluid flows is surrounded by a pressure jacket to which an ultrasonic transducer is connected to vibration excitation, where between a outer wall the flow path and the pressure jacket to avoid cavitation one under elevated Liquid under pressure located.
Durch die indirekte Schwingungsanregung einer Durchflussstrecke aus beispielsweise einer Glas- oder Kunststoffröhre (Durchflusszelle), in der sich die zu beschallende fliessfähige Zusammensetzung (Arbeitsflüssigkeit) befindet, über eine unter Druck stehende Flüssigkeit in einem umgebenden Rohr, die gleichzeitig als Kühlung wirken kann, wird erreicht, dass keine Kontamination der zu beschallenden fliessfähigen Zusammensetzung mit Metallen erfolgen kann.Through indirect vibration excitation a flow path from, for example, a glass or plastic tube (flow cell), in which the flowable composition (working fluid) to be sonicated located about a pressurized liquid in a surrounding pipe, which can also act as cooling, is achieved that no contamination of the flowable composition to be sonicated can be done with metals.
Der erhöhte Druck der Flüssigkeit verhindert die Kavitation in der Flüssigkeit und somit Übertragungsverluste. Der Ultraschall wirkt mit hoher Intensität auf die Durchflusszelle und auf die darin strömende Arbeitsflüssigkeit ein und bewirkt die in der Arbeitsflüssigkeit erwünschte Kavitation.The increased pressure of the liquid prevents cavitation in the liquid and thus transmission losses. The ultrasound acts on the flow cell and with high intensity on the working fluid flowing in it and causes the desired cavitation in the working fluid.
Die Durchflusszelle ist leicht auswechselbar, es können variable, bei Bedarf auch kleinste Volumina im Durchfluß effizient bearbeitet werden, es gibt keine schalltoten Räume (Totvolumina), die Durchflusszelle kann in bestehende Systeme einfach integriert werden.The flow cell is easily replaceable, it can variable, if necessary even smallest volumes in the flow efficiently are processed, there are no anechoic rooms (dead volumes), the flow cell can be easily integrated into existing systems.
Die Arbeitsflüssigkeit kann hermetisch abgeschlossen werden.The working fluid can be hermetically sealed become.
Das System (Anordnung) kann in unterschiedlichen Abmessungen in Abhängigkeit von der Durchflussrate und der notwendigen Ultraschallenergie realisiert werden.The system (arrangement) can be in different Dimensions depending realized by the flow rate and the necessary ultrasonic energy become.
Das vorliegende Verfahren ist besonders vorteilhaft, weil es die in vielen Bereichen häufig verwendete Ultrabeschallung fliessfähiger Systeme unter Ausschluss von Kontamination ermöglicht. Insbesondere wird beim erfindungsgemässen Verfahren die Schallenergie nicht, wie bei herkömmlichen Systemen üblich, durch direkten Kontakt einer schwingenden Fläche mit der zu beschallenden Flüssigkeit auf diese übertragen. Die Schallenergie wird statt dessen, wie weiter oben beschrieben, auf eine unter Druck stehende Flüssigkeit übertragen und von dieser an eine Durchflusszelle weitergegeben, durch welches die mit Ultraschall zu behandelnde fliessfähige Zusammensetzung strömt.The present process is special advantageous because it is the most commonly used ultrasound in many areas flowable Systems without contamination possible. In particular, the invention Do not process the sound energy by direct, as is usual with conventional systems Contact with a vibrating surface with the liquid to be sonicated transferred to this. Instead, the sound energy is, as described above, transferred to a pressurized liquid and passed from there to a flow cell through which the flowable composition to be treated with ultrasound flows.
Die beschriebene Erfindung ist weiterhin hervorragend zur Beschallung von fliessfähigen Zusammensetzungen unter aseptischen Bedingungen geeignet.The described invention is further excellent for sonication of flowable compositions under suitable for aseptic conditions.
Die beschallte fliessfähige Zusammensetzung kommt ausschliesslich mit dem im Druckmantel befindlichen Rohr (Durchflusszelle) in Kontakt und ist damit während der Passage der Ultraschallapparatur hermetisch von der Umgebung abgeschlossen und vor Kontamination geschützt.The sonicated flowable composition comes exclusively with the pipe in the pressure jacket (flow cell) in contact and is with it during the passage of the ultrasound apparatus hermetically from the environment completed and protected from contamination.
Das mit der beschallten fliessfähige Zusammensetzung in Kontakt stehende Rohr (Durchflusszelle) kann sehr einfach sterilisiert werden.That with the sonicated flowable composition in contact tube (flow cell) can be sterilized very easily become.
Die nicht mit der fliessfähigen Zusammensetzung in Kontakt stehenden Apparateteile können auf einfache Weise oberflächendesinfiziert werden, beispielsweise durch Besprühen/Abreiben mit desinfizierenden Lösungen und/oder durch Behandlung mit kurzwelliger Strahlung, z.B. ultraviolettem Licht.Not with the flowable composition Parts of the device in contact can easily be surface disinfected be, for example by spraying / rubbing with disinfectant solutions and / or by treatment with short-wave radiation, e.g. ultraviolet Light.
Der Zusammenbau der sterilisierten einzelnen Komponenten der Apparatur kann unproblematisch beispielsweise in einem Laminar-Flow-Arbeitsplatz, Isolator oder Reinraum erfolgen.Assembling the sterilized individual components of the equipment can be unproblematic, for example in a laminar flow work station, isolator or clean room.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Durchflusszelle ist die Möglichkeit, jenes Element der Apparatur, das mit der beschallten fliessfähigen Zusammensetzung in Kontakt steht, nämlich das durchströmte Rohr (Durchflusszelle), nach erfolgter Beschallung auszu-tauschen. Eine gegebenenfalls der Validierung bedürfende Reinigung des Rohres beim Wechsel von einem Produkt bzw. einer Charge zur nächsten sowie eine Kontrolle auf möglichen Verschleiss kann damit vermieden werden. In Abhängigkeit von dem für das Rohr verwendeten Material ist dieser Austausch mit nur geringen Kosten verbunden, die jene der Reinigung und Reinigungsvalidierung unterschreiten.Another advantage of the flow cell according to the invention is the possibility that element of the apparatus that has the sonicated flowable composition is in contact, namely the flowed pipe (Flow cell), to be replaced after sonication. A if necessary, the pipe needs to be validated when changing from one product or batch to the next as well a check for possible Wear can thus be avoided. Depending on that for the pipe The material used is this exchange at only a low cost connected that fall below those of cleaning and cleaning validation.
Weitere Vorteile bietet die erfindungsgemässe Durchflusszelle dadurch, dass die Temperatur des mit Ultraschall behandelten Produktes mit Hilfe einer Temperierung des den Druckmantel der Zelle durchströmenden Mediums kontrolliert werden kann. Sowohl eine Erwärmung als auch eine Kühlung des beschallten Produktes ist somit möglich. Je nach Anwendungszweck kommen dabei Temperaturen von –80 bis 200 °C in Betracht.The flow cell according to the invention offers further advantages in that the temperature of the product treated with ultrasound with the aid of a temperature control of the medium flowing through the pressure jacket of the cell can be controlled. Both heating and cooling the sonicated product is possible. Depending on the application temperatures of –80 up to 200 ° C into consideration.
Im Zusammenhang mit der Durchführung von sonochemischen Reaktionen kann dieses genutzt werden, um das Reaktionsgemisch auf eine für die durchzuführende Reaktion günstige Temperatur zu erwärmen oder um durch eine exotherme Reaktion erzeugte Wärme abzuführen. Weiterhin kann über die Temperatur Einfluss auf Eigenschaften des beschallten Gutes genommen werden. So können beispielsweise Substanzen geschmolzen oder in geschmolzenem Zustand erhalten, die Festigkeit von zu zerteilenden Feststoffen beeinflusst oder thermolabile Substanzen bei Temperaturen unterhalb der Raumtemperatur beschallt werden. Auch kann durch Dissipation von Schallenergie im beschallten Gut erzeugte Wärme abgeführt werden.In connection with the implementation of Sonochemical reactions can be used to make the reaction mixture on one for the one to be carried out Reaction favorable Temperature or to dissipate heat generated by an exothermic reaction. You can also use the Temperature influences the properties of the sonicated material become. So can for example, substances melted or in the molten state received, the strength of solids to be divided influenced or thermolabile substances at temperatures below room temperature be sonicated. Also, by dissipating sound energy heat generated in the sonicated material dissipated become.
Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind in Unteransprüchen beschrieben.Appropriate embodiments of the invention are in subclaims described.
Die Erfindung wird nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen der Beschallung einer fliessfähigen Zusammensetzung mit Ultraschall in einer Durchflusszelle nach der Erfindung näher erläutert. In der zugehörigen zeichnung zeigen:The invention is hereinafter in several embodiments the sound of a flowable Composition with ultrasound in a flow cell after the Invention closer explained. In the associated show drawing:
Die Durchflusszelle
Mit dem Rohr
Das Rohr
Die Durchflusszelle
Die Endmassen
Ein Wechsel der Durchflusszelle
Zur Übertragung der Schallenergie
von der Sonotrode auf die mit der Arbeitsflüssigkeit
Als Werkstoffe für die von der zu beschallenden
Arbeitsflüssigkeit
Zur Übertragung der Schallenergie
von der Sonotrode auf die mit der Arbeitsflüssigkeit
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin,
dass die fließfähige Zusammensetzung
(Arbeitsflüssigkeit)
durch die erfindungsgemässe
Ultraschalldurchflusszelle
Das Verfahren besteht gemäß den Darstellungen
in den
- (1) Dosieren und/oder Vormischen der Komponenten der fliessfähigen Zusammensetzung (Arbeitsflüssigkeit);
- (2) Fördern durch und gleichzeitiges Beschallen der Arbeitsflüssigkeit in der erfindungsgemässen Ultraschalldurchflusszelle;
- (3) Einleiten der beschallten Arbeitsflüssigkeit in ein Auffang- oder Prozessgefäss bzw. Weiterleiten zu einem nachgeschalteten weiteren Verarbeitungsprozess.
- (1) dosing and / or premixing the components of the flowable composition (working fluid);
- (2) conveying by and simultaneously sonicating the working fluid in the ultrasonic flow cell according to the invention;
- (3) Introducing the sonicated working fluid into a collecting or process vessel or forwarding it to a subsequent further processing process.
Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Arbeitsflüssigkeit während der drei Prozessschritte von Umgebungseinflüssen isoliert werden kann und nicht in direkten Kontakt mit der Sonotrode kommt. Deshalb kann das Verfahren unter Ausschluss von mikrobieller oder nicht-mikrobieller Kontamination sowie zudem unter streng definierten Temperaturbedingungen durchgeführt werden.It is essential to the invention that the working fluid while which three process steps can be isolated from environmental influences and does not come into direct contact with the sonotrode. That's why it can Procedure excluding microbial or non-microbial Contamination and also under strictly defined temperature conditions carried out become.
Daraus ergeben sich Vorteile zur Behandlung fliessfähiger Zusammensetzungen in den Bereichen der Pharmatechnologie, Lebensmitteltechnologie, Biotechnologie, Zellbiologie, Kosmetik, Elektronik und Elektrotechnik.This has advantages for Treatment more fluid Compositions in the fields of pharmaceutical technology, food technology, Biotechnology, cell biology, cosmetics, electronics and electrical engineering.
Ganz generell eignet sich das Verfahren zur Ultrabeschallung von einer oder mehreren nicht-mischbaren, teilweise mischbaren oder vollständig mischbaren Flüssigkeiten, sowie zur Manipulation von einer oder mehreren Flüssigkeiten und darin unlöslichen, teilweise löslichen oder vollständig löslichen Gasen oder Feststoffen.The procedure is generally suitable for sonication of one or more immiscible, partially miscible or complete miscible liquids, as well as for the manipulation of one or more liquids and insoluble in it, partially soluble or completely soluble Gases or solids.
Das Verfahren eignet sich insbesondere zur kontinuierlichen, berührungs- und kontaminationsfreien Beschallung fliessfähiger Zusammensetzungen zum Zwecke von Mischung, Emulgierung, Homogenisierung, Zerkleinerung, Suspendierung oder Emulgierung von Flüssigkeiten, Feststoffen und Gasen in einer förderbaren Flüssigkeit, zum Zell- und Organaufschluss, zu Desaggregierung, Entgasung, Durchführung und Steuerung von chemischen Reaktionen, zur Kontrolle von Kristallbildung, zur Herstellung von Liposomen, mizellaren Systemen, Nano- und Mikroemulsionen, Nanopartikeln, Nanokapseln, Mikrosphären und Mikrokapseln und dergleichen.The method is particularly suitable for continuous, contact-free and contamination-free sonication of flowable compositions for the purpose of mixing, emulsification, homogenization, comminution, suspension or emulsification of liquids, solids and gases in a conveyable liquid, for cell and organ disruption, for disaggregation, degassing , Implementation and control of chemical reactions, for the control of crystal formation, for the production of liposomes, micellar systems, nano- and microemulsions, nanoparticles, nanocapsules, microspheres and microcapsules and like.
Zum Dosieren der Komponenten der fliessfähigen Zusammensetzung (Prozess-Schritt 1) werden die verschiedenen Komponenten der fliessfähigen Zusammensetzung beispielsweise mittels geeigneter Pumpen, Gasflaschen, Gasförder- und Gasflussmesssysteme, sowie Pulverförder- und Pulverdosier-systeme oder auch manuell in ein geeignetes, bevorzugt hermetisch abschliessbares, steriles Gefäss, Rohr oder einen Schlauch eingebracht.For dosing the components of the flowable Composition (process step 1) are the different components the flowable Composition, for example using suitable pumps, gas cylinders, gas production and gas flow measuring systems, as well as powder conveying and powder dosing systems or also manually into a suitable, preferably hermetically lockable, sterile vessel, Pipe or hose inserted.
Die Komponenten werden dann in einem bevorzugt nach aussen abgeschlossen System vorgemischt, was entweder in einem vorgelagerten Schritt vor der Förderung der fliessfähigen Zusammensetzung in die Durchflusszelle oder im Zuge der Förderung geschehen kann. Eine Vormischung im Zuge der Förderung der fliessfähigen Zusammensetzung kann beispielsweise mittels einfachen Geräten wie T-Stück, geeigneten Mischventilen, Fritten, Membranen, bewegter oder statischer Mischer erzielt werden.The components are then in one preferably externally closed system premixed, which is either in an upstream step before promoting the flowable composition into the flow cell or as part of the funding. A Premixing in the course of the funding the flowable Composition can be done using simple devices such as Tee, suitable mixing valves, frits, membranes, agitated or static Mixer can be achieved.
Wichtig ist, dass bereits das Vormischen der Komponenten in einem sterilisierbaren Gerät oder Gefäss kontaminationsfrei und von Umwelteinflüssen hermetisch abgeschirmt erfolgt.It is important that the premixing already the components in a sterilizable device or container free of contamination and from environmental influences hermetically shielded.
Das Fördern durch und gleichzeitige Beschallen der fliessfähigen Zusammensetzung in der erfindungsgemässen Durchflusszelle der (Prozess-Schritt 2) ist der zentrale Schritt dieser Erfindung.Funding through and simultaneous Sonication of the flowable Composition in the flow cell according to the invention the (process step 2) is the central step of this invention.
Das Fördern der fliessfähigen Zusammensetzung kann entweder vor oder nach dem Vormischen der Komponenten (Prozess-Schritt 1) mittels geeigneter Fördereinrichtungen wie Pumpen oder Überdruckeinrichtungen erfolgen, wobei die Pumpen oder Überdruckeinrichtungen sterilisierbar sein und kontamina-tionsfrei arbeiten müssen. Der Volumenstrom der fliessfähigen Zusammensetzung durch die Durchflusszelle wird so gesteuert, dass die fliessfähige Zusammensetzung während eines gewünschten Zeitintervalls im Rohr ultrabeschallt werden kann. Dieses Zeitintervall der Beschallung kann je nach Anwendungszweck zwischen 0,1 Sekunden und 12 Stunden liegen, wobei die bevorzugte Beschallungsdauer zwischen 1 Sekunde und 1 Stunde liegt. Über die Schwingungsamplitude der Sonotrode und deren Frequenz kann die in die beschallte fliessfähige Zusammensetzung eingetragene Leistung kontrolliert werden. Je nach Anwendungszweck kann der Leistungseintrag zwischen 1 W und 1 kW variiert werden, wobei der Leistungseintrag bevorzugterweise zwischen 2 und 400 W liegt. Als Schallfrequenzen kommen 16 bis 150 kHz, bevorzugt 20 bis 100 kHz, in Frage.Promoting the flowable composition can be done either before or after premixing the components (process step 1) suitable funding institutions such as pumps or overpressure devices take place, the pumps or overpressure devices must be sterilizable and must work without contamination. The Volume flow of the flowable Composition through the flow cell is controlled so that the flowable Composition during a desired one Time interval in the tube can be sonicated. This time interval Depending on the application, the sound can be between 0.1 seconds and 12 hours, with the preferred sonication time between 1 second and 1 hour. about the vibration amplitude of the sonotrode and its frequency can into the sonicated flowable Composition of registered performance can be checked. Depending on The application of power can be between 1 W and 1 kW can be varied, the power input preferably between 2 and 400 W is. Sound frequencies from 16 to 150 kHz are preferred 20 to 100 kHz, in question.
Die Verweilzeit und der Leistungseintrag in die mit Ultraschall behandelte fliessfähige Zusammensetzung bestimmen zusammen die eingetragene Schallenergie, über welche zusammen mit der Frequenz Einfluss auf den Effekt der Beschallung genommen werden kann.The dwell time and the performance input determine the flowable composition treated with ultrasound together the registered sound energy, over which together with the Frequency influence on the effect of the sound system can.
So ist es beispielsweise möglich, den Mittelwert und die Breite der Tröpfchengrössenverteilung bei der Erzeugung von Emulsionen zu beeinflussen.For example, it is possible Mean and the width of the droplet size distribution to influence in the production of emulsions.
Bei der Zerkleinerung von Feststoffen in einer Flüssigkeit kann in gleicher Weise die erzeugte Korngrösse des Feststoffs kontrolliert werden.When crushing solids in a liquid can control the grain size of the solid in the same way become.
Auch besteht die Möglichkeit, beim Aufschluss biologischen Materials den Grad des Aufschlusses zu beeinflussen, um beispielsweise Zellverbände in einzelne Zellen zu zertrennen oder diese zudem aufzuschliessen.There is also the possibility the degree of decomposition when digesting biological material to influence, for example, to separate cell groups into individual cells or to unlock them.
Grosse Bedeutung für den Beschallungseffekt auf die fliessfähige Zusammensetzung haben nebst Beschallungszeit, Leistungseintrag und Schallfrequenz auch die Materialart, die Geometrie sowie die Oberflächeneigenschaften der mit der fliessfähigen Zusammensetzung in Berührung kommenden Durchflusszelle, wie dies weiter oben unter der Beschreibung der Einrichtung ausgeführt wurde.Great importance for the sound effect on the flowable In addition to sonication time, performance input and Sound frequency also the type of material, the geometry and the surface properties the one with the flowable Composition in touch upcoming flow cell as described above under the description of the facility has been.
Als Material für diese Durchflusszelle kann vorzugsweise ein Nichtmetall, besonders bevorzugt Glas oder ein harter Kunststoff, gewählt werden, um einen Eintrag von Metallpartikeln in die zu beschallende fliessfähige Zusammensetzung zu vermeiden.Can be used as material for this flow cell preferably a non-metal, particularly preferably glass or a hard plastic, chosen to prevent metal particles from entering the sound system flowable To avoid composition.
Weiterhin können durch geeignete Materialwahl und/oder Oberflächenbehandlung der Durchflusszelle unerwünschte Interaktionen zwischen Bestandteilen der fliessfähigen Zusammensetzung und dem Material der Durchflusszelle vermieden werden.Furthermore, by suitable choice of materials and / or surface treatment the flow cell undesirable Interactions between components of the flowable composition and the Material of the flow cell can be avoided.
Beispiele für unerwünschte Interaktionen sind Adsorption von Komponenten der fliessfähigen Zusammensetzung an die Durchflusszelle, Desorption von Materialkomponenten der Durchflusszelle (Metallspuren, Kunststoffadditive), Reaktion von Komponenten der fliessfähigen Zusammensetzung mit dem Material der Durchflusszelle oder desorbierten Komponenten derselben, katalytische Reaktionen durch das Material dee Durchflusszelle oder desorbierte Durchflusszellenkomponenten in der fliessfähigen Zusammensetzung, sowie physikalisch-chemische Vorgänge an der Grenzfläche zwischen der fliessfähigen Zusammensetzung und der Durchflusszelle.Examples of undesirable interactions are adsorption of components of the flowable Composition to the flow cell, desorption of material components the flow cell (traces of metal, plastic additives), reaction of components of the flowable Composition with the material of the flow cell or desorbed Components of the same, catalytic reactions through the material Flow cell or desorbed flow cell components in the flowable Composition, as well as physico-chemical processes at the interface between the flowable Composition and the flow cell.
Durch die Wahl des Materials für die Durchflusszelle oder durch Modifikation von deren Oberfläche kann zudem die Grenzflächenspannung zwischen der Durchflusszelle und der beschallten fliessfähigen Zusammensetzung oder Komponenten derselben beeinflusst werden.By choosing the material for the flow cell or by modifying their surface, the interfacial tension can also between the flow cell and the sonicated flowable composition or components of the same.
Besteht die zu beschallende fliessfähige Zusammensetzung aus mehreren Komponenten, kann so die bevorzugte Benetzung des Durchflusszelle durch eine oder mehrere dieser Komponenten verhindert werden, was einer Durchmischung der verschiedenen Komponenten der fliessfähigen Zusammensetzung abträglich wäre.Is the flowable composition to be sonicated? of multiple components, so can be the preferred wetting of the flow cell what can be prevented by one or more of these components a mixing of the various components of the flowable composition would be detrimental.
Weiterhin kann durch die Geometrie der Durchflusszelle oder durch die Beschaffenheit der Innenfläche derselben die Strömung durch die Durchflusszelle so verändert werden, dass ein laminares oder turbulentes Fliessen der fliessfähigen Zusammensetzung erzielt wird, was den Effekt der Beschallung verstärken oder abschwächen kann.Furthermore, due to the geometry the flow cell or by the nature of the inner surface thereof the flow so changed by the flow cell be that a laminar or turbulent flow of the flowable composition is achieved, which can intensify or weaken the effect of the sound system.
Auch hat die Geometrie der Durchflusszelle Einfluss auf die Effizienz der Schallübertragung auf die zu beschallende fliessfähige Zusammensetzung, beispielswiese durch die Wanddicke der Durchflusszelle.Also has the geometry of the flow cell Influence on the efficiency of sound transmission on the sound system flowable Composition, for example by the wall thickness of the flow cell.
Das Einleiten der beschallten fliessfähigen Zusammensetzung in ein Auffang- oder Prozessgefäss bzw. das Weiterleiten zu einem nachgeschalteten weitern Verarbeitungsprozess (Prozess-Schritt 3) geschieht erfindungsgemäss ebenfalls unter genau kontrollierten Bedingungen und unter Ausschluss von möglichen Kontaminationen.The introduction of the sonicated flowable composition in a collection or process vessel or forwarding to a subsequent further processing process (Process step 3) also takes place according to the invention under precisely controlled ones Conditions and excluding possible contamination.
Als Auffanggefäss kann ein Einzelportionen- oder Mehrportionengefäss zur Zwischen- oder Endlagerung der fliessfähigen Zusammensetzung verwendet werden. Ein Prozessgefäss bzw. eine Weiterleitung wird angewendet, wenn die fliessfähige Zusammensetzung aus dem erfindungsgemässen Verfahren in einem weiteren Verfahren weiterverarbeitet wird, so wie dies beispielsweise bei der Herstellung von Mikro- und Nanokapseln oder Mikro- oder Nanosphären geschieht.A single portion can be used as a or multi-serving jar used for intermediate or final storage of the flowable composition become. A process vessel or a forwarding is applied if the flowable composition from the inventive Process is processed in a further process, so like this for example in the production of micro and nanocapsules or micro or nanospheres happens.
Folgende Beispiele sollen die Anwendungsbreite
der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen
in den
Dabei zeigt die
Die
In beiden Figuren ist die kontinuierliche
flüssige
Phase mit
Beispiel 1example 1
Herstellung einer Emulsion einer wässrigen Lösung eines Modellproteins in einer organischen Lösung eines bioabbaubaren Polymers als Vorstufe zur Weiterverarbeitung zu Mikrosphären als therapeutisches Delivery System.Preparation of an emulsion of a aqueous solution a model protein in an organic solution of a biodegradable polymer as a preliminary stage for further processing into microspheres as a therapeutic delivery System.
Die Ultraschallzelle
Der Druck der Flüssigkeit
Eine 5% (w/w) Lösung des Polymers Poly(Milch-co-Glykolsäure) in
Dichlormethan (DCM) und eine 10% (w/w) Lösung des Proteins Rinderserum
Albumin (BSA) in einem Phosphatpuffer vom pH = 7.4 werden mittels
zweier nicht dargestellter Spritzenpumpen und über ein T-Stück in das
Glasrohr
Tabelle 1: Mittlere Tropfengrösse von Emulsionen, die wie in Beispiel 1 bis 3 beschrieben, mittels des erfindungsgemässen Verfahrens erzeugt wurden. Table 1: Average droplet size of emulsions, which were generated as described in Examples 1 to 3 by means of the method according to the invention.
Beispiel 2Example 2
Es wird wie in Beispiel 1 vorgegangen. Im Unterschied zu Beispiel 1 beträgt die Flussrate der Proteinlösung 3 ml/h, die der Polymerlösung 60 ml/h. Die Amplitude des Schallgebers beträgt 80% vom Maximum. Man erhält eine stabile Emulsion, die gegenüber Beispiel 1 eine nur minimale Vergrösserung der mittleren Tropfengrösse aufweist (Tabelle 1) .The procedure is as in Example 1. In contrast to example 1, the flow rate of the protein solution is 3 ml / h, that of the polymer solution 60 ml / h. The amplitude of the sounder is 80% of the maximum. You get one stable emulsion that opposite Example 1 has only a minimal increase in the average drop size (Table 1) .
Beispiel 3Example 3
Es wird wie in Beispiel 1 vorgegangen. Im Unterschied zu Beispiel 1 wird anstelle des Lösungsmittels Dichlormethan wird das weniger toxische Ethylformiat (EF) als Lösungsmittel für das Polymer verwendet. Die Konzentration des Modellproteins BSA in der Pufferlösung beträgt 5% (w/w); die Flussraten betragen 2 ml/h für die Protein- und 40 ml/h für die Polymerlösung. Die Amplitude des Schallgebers wird im Bereich von 40% bis 80% der Maximalamplitude variiert. Man erhält reproduzierbar stabile Emulsionen mit einer mittleren Tröpfchengrösse (Volumenverteilung) im Bereich von 0.90 bis 0.68 Micrometer (Tabelle 1). Bei einer Amplitude von 60% wird ein Minimum der mittleren Tröpfchengrösse gefunden. Die Emulsionen weisen eine enge Tropfengrössenverteilung auf und sind in einem Zeitraum von > 30 Minuten stabil.The procedure is as in Example 1. In contrast to Example 1, dichloromethane is used instead of the solvent becomes the less toxic ethyl formate (EF) as a solvent for the Polymer used. The concentration of the model protein BSA in the buffer solution is 5% (w / w); the flow rates are 2 ml / h for the protein and 40 ml / h for the Polymer solution. The amplitude of the sounder is in the range of 40% to 80% of the Maximum amplitude varies. Reproducibly stable emulsions are obtained with an average droplet size (volume distribution) in the range of 0.90 to 0.68 micrometers (Table 1). With an amplitude a minimum of 60% is found for the mean droplet size. The emulsions have a narrow droplet size distribution and are stable over a period of> 30 minutes.
Beispiel 4Example 4
Es wird wie in Beispiel 3 vorgegangen.
Die Konzentration des Modellproteins BSA in der Pufferlösung beträgt 10% (w/w).
Die Lösungen
von Polymer und BSA werden über
0.2 Mikrometer Filter sterilfiltriert. Das Glasrohr
Beispiel 5Example 5
Parenterale Öl-in-Wasser (O/W) – Fettemulsion bestehend aus Soyaöl, einem Emulgator, einem Isotonisierungszusatz und Wasser.Parenteral oil-in-water (O / W) fat emulsion consisting of soybean oil, an emulsifier, an isotonizing additive and water.
Die erfindungsgemässe Ultraschalldurchflusszelle
Beispiel 6Example 6
Zellaufschluss.Cell disruption.
Die Ultraschalldurchflusszelle
Beispiel 7Example 7
Liposomenherstellungliposome Preparation
Die Ultraschalldurchflusszelle
Die Liposomen-Zubereitung erscheint bläulich-opaleszent, was bereits optisch auf kleine Liposomen hinweist. Die durchschnittliche Liposomengrösse wurde mittels Laserlichtstreuung bestimmt und betrug 220 nm.The liposome preparation appears bluish opalescent, which already indicates optically small liposomes. The average liposome size was determined by means of laser light scattering and was 220 nm.
- 1010
- Druckmantel (Rohr)pressure shroud (Pipe)
- 2020
- Endmassefinal mass
- 3030
- Flüssigkeitszulaufliquid inlet
- 4040
- Abdichtungseal
- 5050
- Durchflusszelle in Form eines RohresFlow Cell in the form of a tube
- 6060
- Ultraschallwandlerultrasound transducer
- 7070
- Flüssigkeitsablaufliquid drain
- 8080
- Fliessfähige ZusammensetzungFlowable composition
- (Arbeitsflüssigkeit)(Working fluid)
- 9090
- Druckübertragende und gegebenenfallsPressure-transmitting and if necessary
- thermostatisierende Flüssigkeitthermostatting liquid
- 11
- kontinuierliche fliessfähige Phasecontinuous flowable phase
- 22
- Zudosierung der dispersen Phasemetering the disperse phase
- 33
- Mischermixer
- 44
- DurchflusszelleFlow Cell
- 55
- –-
- 66
- Wärmetauscherheat exchangers
- 77
- –-
- 88th
- grobdisperse fliessfähige Zusammensetzungcoarsely dispersed flowable composition
- 99
- beschallte fliessfähige Zusammensetzungsonicated flowable composition
Claims (18)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10243837A DE10243837A1 (en) | 2002-09-13 | 2002-09-13 | Process for continuously processing flowable compositions in a flow cell comprises indirectly sonicating the composition in the flow cell via a liquid placed under elevated pressure |
| AU2003266388A AU2003266388A1 (en) | 2002-09-13 | 2003-09-15 | Method and through-flow cell for continuous treatment of free-flowing compositions by means of ultrasound |
| PCT/EP2003/010227 WO2004026452A1 (en) | 2002-09-13 | 2003-09-15 | Method and through-flow cell for continuous treatment of free-flowing compositions by means of ultrasound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10243837A DE10243837A1 (en) | 2002-09-13 | 2002-09-13 | Process for continuously processing flowable compositions in a flow cell comprises indirectly sonicating the composition in the flow cell via a liquid placed under elevated pressure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10243837A1 true DE10243837A1 (en) | 2004-03-25 |
Family
ID=31896251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10243837A Ceased DE10243837A1 (en) | 2002-09-13 | 2002-09-13 | Process for continuously processing flowable compositions in a flow cell comprises indirectly sonicating the composition in the flow cell via a liquid placed under elevated pressure |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2003266388A1 (en) |
| DE (1) | DE10243837A1 (en) |
| WO (1) | WO2004026452A1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004025836B3 (en) * | 2004-05-24 | 2005-12-22 | Dr. Hielscher Gmbh | Method and device for introducing ultrasound into a flowable medium |
| EP1710065A3 (en) * | 2005-04-08 | 2007-07-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for producing molded polymers based on non other poorly mixable polymers |
| DE102005057333B4 (en) * | 2005-11-28 | 2008-11-20 | Dr. Hielscher Gmbh | Methods and apparatus for sonicating liquids with low frequency power ultrasound |
| WO2016118494A1 (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-28 | Hyalo Technologies, LLC | Method of preparing microspheres |
| CN112403417A (en) * | 2020-10-29 | 2021-02-26 | 黄颖 | Pipeline ultrasonic reactor |
| DE102024116126A1 (en) | 2023-07-26 | 2025-01-30 | Rektol GmbH & Co. KG | Device for processing a flowable medium, in particular mineral oil or synthetic oil, and method for operating such a device |
| WO2025257832A1 (en) * | 2024-06-13 | 2025-12-18 | Cell-Lipo Ltd | Isolation of svf cells from lipoaspirate through ultrasonic cavitation and mechanical processing in liquid bath |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7703698B2 (en) | 2006-09-08 | 2010-04-27 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic liquid treatment chamber and continuous flow mixing system |
| US7810743B2 (en) | 2006-01-23 | 2010-10-12 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic liquid delivery device |
| GB2436143A (en) * | 2006-03-15 | 2007-09-19 | Astech Projects Ltd | Multiple sample processing |
| US9283188B2 (en) | 2006-09-08 | 2016-03-15 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Delivery systems for delivering functional compounds to substrates and processes of using the same |
| US8034286B2 (en) | 2006-09-08 | 2011-10-11 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic treatment system for separating compounds from aqueous effluent |
| US7712353B2 (en) | 2006-12-28 | 2010-05-11 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic liquid treatment system |
| US7673516B2 (en) | 2006-12-28 | 2010-03-09 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic liquid treatment system |
| DE102007001292A1 (en) * | 2007-01-08 | 2008-07-10 | Robert Bosch Gmbh | Apparatus and method for producing a fondant mass |
| US7998322B2 (en) | 2007-07-12 | 2011-08-16 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic treatment chamber having electrode properties |
| US7947184B2 (en) | 2007-07-12 | 2011-05-24 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Treatment chamber for separating compounds from aqueous effluent |
| US7785674B2 (en) | 2007-07-12 | 2010-08-31 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Delivery systems for delivering functional compounds to substrates and processes of using the same |
| US8858892B2 (en) | 2007-12-21 | 2014-10-14 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Liquid treatment system |
| US8454889B2 (en) | 2007-12-21 | 2013-06-04 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Gas treatment system |
| US8632613B2 (en) | 2007-12-27 | 2014-01-21 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Process for applying one or more treatment agents to a textile web |
| US9421504B2 (en) | 2007-12-28 | 2016-08-23 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic treatment chamber for preparing emulsions |
| US8057573B2 (en) | 2007-12-28 | 2011-11-15 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic treatment chamber for increasing the shelf life of formulations |
| US20090166177A1 (en) | 2007-12-28 | 2009-07-02 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic treatment chamber for preparing emulsions |
| US8206024B2 (en) | 2007-12-28 | 2012-06-26 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic treatment chamber for particle dispersion into formulations |
| US8215822B2 (en) | 2007-12-28 | 2012-07-10 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic treatment chamber for preparing antimicrobial formulations |
| CN101596435B (en) * | 2008-06-06 | 2011-07-27 | 中国科学院理化技术研究所 | Preparation method of acid-resistant monodisperse carbon-metal oxide magnetic composite microsphere and magnetic composite microsphere |
| CZ303782B6 (en) | 2008-11-18 | 2013-05-02 | Univerzita Palackého | Device for ultrasonic irradiation of samples |
| US8163388B2 (en) | 2008-12-15 | 2012-04-24 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Compositions comprising metal-modified silica nanoparticles |
| US8685178B2 (en) | 2008-12-15 | 2014-04-01 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Methods of preparing metal-modified silica nanoparticles |
| CN102151533B (en) * | 2011-01-26 | 2015-01-07 | 深圳航天科技创新研究院 | Preparation method of micro-nanometer powder, reinforced micro-reaction device and micro-reaction system |
| JP6210917B2 (en) * | 2014-03-26 | 2017-10-11 | トスレック株式会社 | Nano bubble production equipment |
| CN105188900A (en) * | 2014-04-11 | 2015-12-23 | 韩国标准科学研究院 | Apparatus and method for dispersing and mixing fluids by focused ultrasound and fluid feeder for dispersing and mixing fluids by focused ultrasound |
| WO2018073987A1 (en) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | トスレック株式会社 | Method for manufacturing and system for manufacturing beverage or other liquid containing bubbles |
| DE102017011752A1 (en) | 2017-12-19 | 2019-06-19 | Messer Industriegase Gmbh | Method for inactivating microorganisms in food |
| DE102018212125A1 (en) | 2018-07-20 | 2020-01-23 | Robert Bosch Gmbh | Microfluidic system and method for mixing fluids |
| WO2021012044A1 (en) | 2019-07-22 | 2021-01-28 | Canopy Growth Corporation | Continuous crystallization of cannabinoids in a stirred-tank reactor |
| EP3962464B8 (en) | 2019-10-01 | 2023-05-03 | Evonik Corporation | Process for preparing nanoparticles in the form of a powder comprising a bio-resorbable polyester |
| CN111804210A (en) * | 2020-06-08 | 2020-10-23 | 董建 | Reinforced pipeline for mixing and dispersing fluid and application thereof |
| DE102022109533A1 (en) * | 2022-04-20 | 2023-10-26 | Axalta Coating Systems Gmbh | Method for repairing a paint composition and use of sound waves to repair a paint composition |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2306202A (en) * | 1995-10-05 | 1997-04-30 | British Nuclear Fuels Plc | Introducing ultrasound into a liquid containing chamber |
| DE29722238U1 (en) * | 1997-12-17 | 1998-02-19 | Daub, Joachim, Dipl.-Geol.-Ök., 95445 Bayreuth | Two-chamber flow reactor for the ultrasonic treatment of aggressive flowing media |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2407462A (en) * | 1943-05-14 | 1946-09-10 | Whiteley Edward Oldroyd | Supersonic treatment of fluid masses |
| DE948820C (en) * | 1950-12-28 | 1956-09-06 | Siemens Ag | Device for the treatment of liquids or gases with mechanical vibrations in a continuous process |
| DE1063123B (en) * | 1955-08-26 | 1959-08-13 | Siemens Ag | Method and device for the continuous production of dispersions, in particular of dyes |
| GB2056292B (en) * | 1978-11-06 | 1982-12-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | Method and apparatus for dissolving entrained bubbles in a liquid |
| KR100357638B1 (en) * | 1999-08-31 | 2002-10-25 | 삼성전자 주식회사 | Ultrasonic dispersion device for silica sol |
-
2002
- 2002-09-13 DE DE10243837A patent/DE10243837A1/en not_active Ceased
-
2003
- 2003-09-15 WO PCT/EP2003/010227 patent/WO2004026452A1/en not_active Ceased
- 2003-09-15 AU AU2003266388A patent/AU2003266388A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2306202A (en) * | 1995-10-05 | 1997-04-30 | British Nuclear Fuels Plc | Introducing ultrasound into a liquid containing chamber |
| DE29722238U1 (en) * | 1997-12-17 | 1998-02-19 | Daub, Joachim, Dipl.-Geol.-Ök., 95445 Bayreuth | Two-chamber flow reactor for the ultrasonic treatment of aggressive flowing media |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004025836B3 (en) * | 2004-05-24 | 2005-12-22 | Dr. Hielscher Gmbh | Method and device for introducing ultrasound into a flowable medium |
| US8235579B2 (en) | 2004-05-24 | 2012-08-07 | Dr. Hielscher Gmbh | Device for introducing ultrasound into a flowable medium |
| EP1710065A3 (en) * | 2005-04-08 | 2007-07-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for producing molded polymers based on non other poorly mixable polymers |
| DE102005016194B4 (en) * | 2005-04-08 | 2009-06-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Process for the preparation of polymer moldings from polymers which are immiscible or poorly miscible with one another |
| DE102005057333B4 (en) * | 2005-11-28 | 2008-11-20 | Dr. Hielscher Gmbh | Methods and apparatus for sonicating liquids with low frequency power ultrasound |
| US9011698B2 (en) | 2005-11-28 | 2015-04-21 | Dr. Hielscher Gmbh | Method and devices for sonicating liquids with low-frequency high energy ultrasound |
| WO2016118494A1 (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-28 | Hyalo Technologies, LLC | Method of preparing microspheres |
| CN112403417A (en) * | 2020-10-29 | 2021-02-26 | 黄颖 | Pipeline ultrasonic reactor |
| DE102024116126A1 (en) | 2023-07-26 | 2025-01-30 | Rektol GmbH & Co. KG | Device for processing a flowable medium, in particular mineral oil or synthetic oil, and method for operating such a device |
| WO2025021359A1 (en) | 2023-07-26 | 2025-01-30 | Rektol GmbH & Co. KG | Device for processing a flowable medium, in particular mineral oil or synthetic oil, and method for operating such a device |
| DE102024116127A1 (en) | 2023-07-26 | 2025-01-30 | Rektol GmbH & Co. KG | Device for processing a flowable medium, in particular mineral oil or synthetic oil, and method for operating such a device |
| WO2025257832A1 (en) * | 2024-06-13 | 2025-12-18 | Cell-Lipo Ltd | Isolation of svf cells from lipoaspirate through ultrasonic cavitation and mechanical processing in liquid bath |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2003266388A8 (en) | 2004-04-08 |
| AU2003266388A1 (en) | 2004-04-08 |
| WO2004026452A1 (en) | 2004-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE10243837A1 (en) | Process for continuously processing flowable compositions in a flow cell comprises indirectly sonicating the composition in the flow cell via a liquid placed under elevated pressure | |
| Trucillo et al. | Liposomes: From bangham to supercritical fluids | |
| EP1838286B2 (en) | Preparation of lipid based nano-particles with a dual asymetric centrifuge | |
| Basak et al. | Liposome-based drug delivery systems: from laboratory research to industrial production—instruments and challenges | |
| DE19752585B4 (en) | Device and method for encapsulating microbial, plant and animal cells or of biological and chemical substances | |
| DE60132094T3 (en) | Process for the preparation of purified particles | |
| Pisani et al. | Investigation and comparison of active and passive encapsulation methods for loading proteins into liposomes | |
| DE19925184A1 (en) | Continuous process for the production of morphologically uniform micro and nanoparticles by means of a micromixer as well as particles produced by this process | |
| HK49988A (en) | Process for homogenising dispersions of hydrated lipidic lamellar phases | |
| DE2323337B2 (en) | Method for treating a multiphase system by means of sound | |
| EP2732078B1 (en) | Methods for preparing nanocrystalline compositions using focused acoustics | |
| EP1606044B2 (en) | Device and method for continuously producing emulsions or dispersions | |
| DE102018205493A1 (en) | Process for the preparation of an O / W emulsion, O / W emulsion and apparatus for the production of an O / W emulsion | |
| Freitas et al. | Flow-through ultrasonic emulsification combined with static micromixing for aseptic production of microspheres by solvent extraction | |
| Kinoshita et al. | From single microparticles to microfluidic emulsification: fundamental properties (solubility, density, phase separation) from micropipette manipulation of solvent, drug and polymer microspheres | |
| Hayase et al. | Large-scale preparation of giant vesicles by squeezing a lipid-coated marshmallow-like silicone gel in a buffer | |
| WO1996040075A1 (en) | Large scale production process with instantaneous component mixing and controlled sequential mixing characteristics | |
| Wu et al. | Generating lifetime-enhanced microbubbles by decorating shells with silicon quantum nano-dots using a 3-series T-junction microfluidic device | |
| EP1682089A2 (en) | Method for producing multiple emulsions that are stable in storage | |
| EP1180043A1 (en) | Multi-stage method for producing gas-filled microcapsules | |
| EP1707256B1 (en) | Device and method for continuously producing emulsions or dispersions | |
| Vreeland | Microfluidic Manufacturing of Liposomes | |
| US20220273582A1 (en) | Continuous method for nano-emulsification by concentration phase inversion | |
| Choi et al. | Continuous manufacturing of carboxyamidotriazole-encapsulated nanoemulsions using adaptive focused acoustics: Potential green technology for the pharmaceutical industry | |
| DE102020214601A1 (en) | Process and device for the production of a liquid containing liposomes and the liquid produced |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8131 | Rejection |